Het UMC Utrecht is bezig met de ontwikkeling van een 3D-printer die van biologisch afbreekbaar materiaal zulke kleine vezels maakt, dat onderzoekers daarmee een soort pleisters kunnen maken om het hart te repareren. Onder meer mechanisch ingenieur Miguel Dias Castilho werkt hier aan bij de afdeling Regenerative Medicine Utrecht (RMU).
Binnen het RMU werken onderzoekers aan nieuwe therapieën om het lichaam te helpen herstellen na bijvoorbeeld een verwonding, als gevolg van veroudering of door een ziekte zoals kanker. Voor weefselherstel is het lichaam afhankelijk van transplantatie of kunstmatige vervanging. Daarom ontwikkelen onderzoekers van RMU oplossingen voor weefselregeneratie.
3D-printer biologisch materiaal
Dat gebeurt onder meer door structuren te printen van lichaamseigen materiaal, die lijken op weefsels van het menselijk lichaam. Mechanisch ingenieur Miguel Dias Castilho ontwikkelt in dit kader een 3D-printer. Dergelijke printers hebben andere criteria dan gewone 3D-printers: ze werken namelijk niet met plastic polymeren, maar met biologisch materiaal.
Dias Castilho probeert de technologie achter de 3D-printers zodanig aan te passen dat ze een polymeer (een soort draad van één soort stof) kunnen printen op een zo klein mogelijke schaal. Dat maakt de opbouw mogelijk van structuren van biologisch afbreekbaar materiaal die weefsels nabootsen. “Onze printers zijn in staat om polymeren te printen ter grootte van 1 tot 10 micrometer, net zo dik als een haar. Maar we willen nog kleiner: naar nanometers. We zijn halverwege dat proces.”
Biologische pleister
Volgens de onderzoeker is het al gelukt om met de geprinte polymeer draadjes een patch te maken die op het hart geplaatst kunnen worden als een biologische pleister. Het bindweefsel fungeert daarbij als een soort steigerwerk, waarop hartspiercellen kunnen groeien in een bepaalde vorm. Uiteindelijk kan het weefsel zo herstellen en haar functie weer terugkrijgen, zo is het idee.
Omdat zo’n biologische pleister zijn werk moet doen in een veeleisende omgeving, moet hij zo goed mogelijk lijken op hartweefsel, benadrukt Dias Castilho. “Het hart beweegt altijd. Onze patch moest daarom niet te zacht zijn, maar ook niet te stijf. En wat blijkt: hoe dunner de collageenvezels, hoe beter de patch zijn werk doet.”
Voorbereidende experimenten
Voorbereidende experimenten bij dieren zijn uitgevoerd om de eigenschappen van de patch te testen. Klinische toepassingen voor de biologische pleister moeten echter nog even wachten, eerst volgen er nog langduriger dierexperimenten.
Het is volgens Dias Castilho nog een grote stap om de patch bij patiënten te testen. “Daarvoor moet eerst de veiligheid uitgebreid worden getest, en moet hij worden goedgekeurd door regelgevende instanties. Dat kost tijd.”
